شبیه سازی و سیمولیشن جریان سطح آزاد(سیمولیشن حرکت سیال در کانال باز)

یکی از روش هایی که در علوم مهندسی و برای پیش بینی شرایط به وجود آمده در محیط مورد استفاده قرار می گیرد، شبیه سازی یا سیمولیشن-Simulation است. شبیه سازی انواع مختلفی دارد و در حوزه هایی مانند مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی پزشکی، ایمنی و ... کاربرد دارد.

هدف اصلی از شبیه سازی، پیش بینی نحوه رفتار سیستم در یک شرایط مشخص است. به کمک نتایج و خروجی های سیمولیشن می توان از وضعیت یک سیستم در شرایط مورد نظر اطلاع پیدا کرد و در صورت مشاهده ضعف یا مشکل، با کمترین هزینه ممکن سیستم یا دستگاه را اصلاح کرد.

به عنوان مثال زمانیکه شرکتی یک محصول جدید تولید می کند، قبل از اینکه محصول را وارد بازار کند، با کمک نرم افزار های مرتبط، شبیه سازی و سیمولیشن های متنوعی را بر روی محصول انجام می دهد و طراحی محصول را بهینه می کند. در غیر این صورت ممکن است محصول پس از ورود به بازار دچار مشکلات و ایرادهای فراوانی شود و به اعتبار شرکت تولید کننده لطمه وارد کند. 

یکی از انواع شبیه سازی، شبیه سازی و سیمولیشن سیالات و انتقال حرارت می باشد که به CFD یا Computational fluid dynamics نیز مشهور است. در شبیه سازی سیالاتی، رفتار مایع یا گاز در محیط پیش بینی می گردد. از جمله مواردی که در تحلیل سیالات و انتقال حرارت به دست می آید می توان به فشار، دما، سرعت و نحوه حرکت سیال اشاره کرد. شبیه سازی های سطح آزاد مایع نیز زیر مجموعه تحلیل و شبیه سازی سی اف دی است.

Free-surface modeling

تحلیل و مدلسازی نحوه حرکت مایع مانند آب در داخل کانال و مخزنی که سطح مایع با هوا در ارتباط است به شبیه سازی جریان دو فازی یا سطح آزاد(free-surface simulation) معروف است. پیچیده بودن این نوع سیمولیشن بیشتر به خاطر این است که فرم هندسی سطح آب یا سیال های دیگر بر اثر حرکت، جابجایی و سایر عوامل تغییر می کند. 

سیمولیشن و شبیه سازی نحوه حرکت سیال با سطج آزاد به زمان وابسته است و به این نوع شبیه سازی ها Time transient simulation گفته می شود. در این روش سیمولیشن، زمان شبیه سازی مشخص می شود و بر خلاف شبیه سازی های Steady State، نتیجه سیمولیشن مربوط به شرایط پایدار نیست. به عنوان مثال در شبیه سازی نحوه تخلیه آب از پشت یک مخرن، می توان هندسه سطح آب را در مدت زمان مشخص شبیه سازی کرد.

یکی دیگر از موارد سیمولیشن مایعات و سیالات در این حالت، شدت و نحوه ضربه و تکانه مایع بر دیواره های مخزن در تکان های جانبی است. نمونه این نوع شبیه سازی، نیروی وارد از مایع و سیال به داخل بدنه تانکر حمل است.

انواع سیمولیشن سطح مایع

بعضی از نمونه های سیمولیشن جریان مایع با سطح آزاد عبارت اند از :

- شبیه سازی جریان آب داخل کانال

- مدلسازی و بررسی تاثیر بافل تانکر سوخت در زمان ترمز و شتاب

- سیمولیشن نحوه حرکت و هم زدن مایع در داخل مخزن

- شبیه سازی و مدلسازی موج 

- شبیه سازی حرکت ناوچه، قایق و کشتی در داخل آب

- مدلسازی سطح سیال داخل مخزن 

- شبیه سازی سیل و سیلاب

نمونه شبیه سازی انجام شده حرکت  آب در داخل مسیل توسط شرکت آراکو 

سیمولیشن نحوه حرکت و تاثیر موج بر سکوی دریایی توسط شرکت آراکو

شرکت آراکو با تجربه زیاد در شبیه سازی و سیمولیشن های صنعتی آمادگی دارد انواع شبیه سازی های جریان دو فازی و مایعات را با سطح باز انجام دهد.

شبیه سازی جریان در کانال باز

سیمولیشن مایع در مخزن

شبیه سازی و سیمولیشن موج

تحلیل و شبیه سازی تاثیر موج بر سازه های دریایی

شبیه سازی و مدلسازی سیل و مسیل

09124780268

02166129745

02166561974

---

لینک مقاله های مرتبط

تحلیل و سیمولیشن CFD - سیالات، انتقال حرارت

شبیه سازی و آنالیز استاتیک، دینامیک و تحلیل تنش

وبلاگ شبیه سازی CFD و تحلیل آتش و حریق با نرم افزار PyroSim - پایرو سیم و FDS

مشخصات کامپیوتر و لپ تاپ مورد نیاز سالیدورکز

سایت آراکو

سیمولیشن مایع و گاز در سالیدورکز

شبیه سازی(Simulation) و تحلیل، بر خلاف باور بسیاری از افراد که تصور می کنند تنها باعث ایجاد هزینه های اضافی می شود، روشی مدرن برای کاهش هزینه طرح، کم کردن قیمت تمام شده و جلوگیری از سعی و خطای زیاد است.

شبیه سازی ترمودینامیک، سیمولیشن سی اف دی(CFD)

همانطور که می دانید سیال به معنی گاز یا مایعی است که شکل ثابت و مستقلی نداشته و به شکل ظرف در می آید. رفتار مایع و گاز سخت تر از مواد جامد پیش بینی می شود. یکی از دلایل این مساله، وجود جریان های داخلی در یک حجم یسته مایع یا گاز است. به عنوان مثال اگر شما بخواهید جریان هوای داخل یک درایر یا خشک کن را شبیه سازی کنید، علاوه بر دما و فشار در هر نقطه، باید سرعت حرکت جریان هوا و جهت حرکت هوا را هم مشخص نمایید تا بتوانید طرح صنعتی خود را اصلاح نمایید. 

اصلاحاتی که پس از مطالعه نتایج سیمولیشن سی اف دی(Computational Fluid Mechanics)بدست می آید، باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و افزایش راندمان دستگاه خواهد شد. علاوه بر این با استفاده از تحلیل سیالات و انتقال حرارت می توانیم هزینه های تولید و ساخت محصول و دستگاه را کم کنیم(به خاطر کاهش سعی و خطا).

نمونه شبیه سازی سرعت، دما و جریان مایع در داخل یک مبدل حرارت(Heat exchanger CFD)

در ادامه با مفهوم مکانیک سیالات و روش اجرای شبیه سازی مایع و گاز بیشتر آشنا می شویم.

مکانیک شاره‌ها یاFluid mechanics یکی از شاخه ‌های وسیع در مکانیک محیطهای پیوسته را تشکیل می‌دهد. مبانی مکانیک سیال با اصول مربوط به مکانیک جامدات آغاز می‌شود. ولی آنچه که سرانجام این دو بخش را از هم متمایز می‌سازد، این است که سیال(گاز یا مایع) بر خلاف جامدات قادر به تحمل تنش برشی نیست. با دانستن این مسئله معادله هایی برای تحلیل و شبیه سازی حرکت سیالات طرح‌ ریزی شده است. این معادلات به احترام ناویه و استوکس دو ریاضی ‌دان بریتانیایی و فرانسوی به نام معادلات ناویه-استوکس نامیده می‌شوند(Navier–Stokes equations). تحلیل و شبیه سازی سیالات و انتقال حرارت که به سی اف دی معروف شده، در حقیقت حل معادله ناویر استوکس برای حجم های کوچک از مدل اصلی خواهد بود. در این روش کل فضای مد نظر برای شبیه سازی طی عملیات مش بندی ابتدا به حجم های بسیار کوچکی تقسیم می گردد. در ادامه پس از اعمال شرایط مرزی، معادلات مذکور برای تک تک المان ها حل می شود.

شبیه سازی سیالاتی یا سیمولیشن  CFDاز لحاظ روال کلی به تحلیل استاتیکی و دینامیکی( (FEM شباهت دارد. در هر دو روش برای حل از المان های بسیار کوچک تری نسبت به مدل اصلی استفاده می شود.

سیمولیشن سی اف دی نحوه حرک هوای داخل در ورودی ایر درایر و تعیین قطر لوله ها برای یکسان شدن دبی 

امروزه با بالا رفتن سرعت پردازش رایانه ها، سیمولیشن و شبیه سازی سیالات یاCFD  جایگاه ویژه ای در بخش طراحی قطعات و دستگاه های جدید و تحلیل خرابی پیدا کرده است. موارد مهمی که در یک تحلیل و شبیه سازی سیالاتی و انتقال حرارت می توان محاسبه کرد عبارتند از :

• تهیه نمودار سرعت، دما و فشار سیال(گاز و مایع) در هر نقطه از مدل سه بعدی

• پلات و کانتر سرعت، دما و فشار گاز و مایع در سطوح داخلی و خارجی

• ایجاد دیاگرام مسیر جریان سیال(گاز و مایع)

• پلات ها و نمودارهای انتقال حرارت در سطوح خارجی و مرزی

• محاسبات مربوط به سرعت، دما و فشار در سطوح و احجام مختلف

مدلسازی و سیمولیشن سیالات و انتقال حرارت که با نرم افزارهایی مانند : فلوئنت(Fluent)، انسیس(Ansys)و فلو-ورکزFlow works)) و پایروسیم انجام می شود در بخش های مختلفی از صنایع کاربرد دارد. بعضی از این موارد عبارتند از :

• شبیه سازی تهویه صنعتی و تهویه مطبوع(HVAC CFD)

• سیمولیشن عملکرد توربین و کمپرسور

• شبیه سازی نحوه تهویه تونل

• محاسبات و بررسی انتقال حرارت در مبدل حرارتی

• آنالیز و شبیه سازی حرکت گاز در دودکش

• شبیه سازی حرکت مایع در داخل پمپ

• شبیه سازی انتقال حرارت برد الکترونیکی

• مدلسازی آب یا مایع در داخل مخزن

• سیمولیشن عملکرد فیلتر

در این بخش شرکت آراکو با تجربه پروژه های صنعتی و با همکاری مشاورین خارجی و با استفاده از نرم افزارهای ذکر شده آمادگی دارد پروژه های مورد نظر را به صورت داخلی و یا خارجی طبق نظر کارفرما به انجام رساند.

انجام پروژه تحلیل و سیمولیشن گاز و مایع(CFD)

سیمولیشن سیالات، انتقال حرارت و آئرودینامیک

تحلیل و شبیه سازی تهویه مطبوع و تهویه صنعتی

سیمولیشن و شبیه سازی جریان سیال

شرکت آراکو، محمد قربانعلی بیک

شماره تماس مستقیم : 09124780268

شماره تماس شرکت : 02166561974-02166129745

خدمات شبیه سازی CFD آراکو

مشاهده نمونه پروژه های آراکو در اینستاگرام

کانال آپارت آراکو، فیلم آموزش شبیه سازی Solidworks 

دانلود کتاب PDF آموزش تحلیل، سیمولیشن و شبیه سازی در سالید ورک